基于激光雷达的井下带式输送机边缘提取方法

作     者：黄晨烜 常健 王雷 HUANG Chenxuan;CHANG Jian;WANG Lei

作者机构：煤炭科学研究总院北京110028 中煤科工机器人科技有限公司广东深圳518045 

出 版 物：《工矿自动化》 (Journal Of Mine Automation)

年 卷 期：2024年第50卷第9期

页      面：115-123页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFB4703600) 

主　　题：非结构化巷道 胶带巷 巡检机器人 带式输送机 激光雷达 稀疏点云 边缘提取 

摘      要：带式输送机是煤矿井下非结构化胶带巷中巡检机器人的巡检对象之一,且其边缘提取可使机器人获取自身相对检测目标的空间位姿,为执行巡检任务提供环境信息支持。目前井下大多采用基于视觉的边缘提取技术,难以有效克服照度低、粉尘大、水雾浓等问题。针对该问题,采用防爆16线激光雷达作为巡检机器人传感器获取巷道点云,以降低环境对提取结果的影响。对获取的原始稀疏点云进行统计离群值移除和直通滤波预处理,以去除噪声和无用点云,采用随机样本一致算法分割带式输送机点云平面,基于投影-四叉树方法提取带式输送机边缘点云。rviz+Gazebo联合仿真结果表明:在机器人不同运动工况下,带式输送机边缘提取的准确率不低于96.33%;雷达遮蔽率低于30%时准确率不低于79.23%。实验室测试结果表明:带式输送机表面水层分布比例为100%且厚度饱和条件下,边缘提取准确率不低于88%,整体优于基于经纬的极值检索法、基于KDTree/OcTree的曲率阈值法、基于KDTree/OcTree的临近点夹角阈值法,且平均计算耗时仅为36 ms,满足井下实时巡检需求。